EP1923684A1 - Device for measuring a traction force within a web of material or a strand of material - Google Patents

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EP1923684A1
EP1923684A1 EP06024039A EP06024039A EP1923684A1 EP 1923684 A1 EP1923684 A1 EP 1923684A1 EP 06024039 A EP06024039 A EP 06024039A EP 06024039 A EP06024039 A EP 06024039A EP 1923684 A1 EP1923684 A1 EP 1923684A1
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EP
European Patent Office
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force
transmission element
power transmission
roller body
shaft
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Wolfgang Lönner
Thomas Rössle
Roland Palatzky
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Texmag GmbH Vertriebsgesellschaft
Original Assignee
Texmag GmbH Vertriebsgesellschaft
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Priority to AT06024039T priority patent/ATE498830T1/en
Priority to US11/943,295 priority patent/US7971495B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • G01L5/045—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands for measuring the tension across the width of a band-shaped flexible member
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0009—Force sensors associated with a bearing
    • G01L5/0019—Force sensors associated with a bearing by using strain gages, piezoelectric, piezo-resistive or other ohmic-resistance based sensors

Definitions

  • the present invention relates to a device for measuring a tensile force within a material web or a material strand.
  • the present invention also includes a method using a device for measuring a tensile force within a web of material or a strand of material, or a plant comprising such a device.
  • EP 0 621 469 B1 discloses a tensile force measuring device for the measurement of tensile forces of running endless materials, in particular of material webs or threads.
  • This Switzerlandkraftmess adopted is disposed on a fixedly clamped shaft axis and has a Einspann Scheme, with a solid closed ring with through hole, and a storage area, which can be moved freely in relation to the shaft in the direction of force. Clamping area and storage area are interconnected by means of spiral springs.
  • the object of the present invention is to further develop a device for measuring a tensile force within one or more material webs or material strands, which enables an improved force absorption, as well as a more precise measurement with simultaneously simpler manufacture and assembly.
  • Another object of the invention is to provide a device for measuring a tensile force within one or more webs of material or a narrow strip of material.
  • Such a device according to the invention is used, in particular in systems for conveying and / or processing material webs or material strands, for measuring a tensile force within a material web or a material strand or a force which is exerted by the material web or material strand on the device.
  • a transmission force resulting from the force exerted by the web or strand of material on the device can also be measured.
  • the device comprises a roller body, at least one bearing on which the roller body is rotatably mounted, and at least one first force transmission element for transmitting the transmission force.
  • the first force transmission element is designed to respond to the transmission force by an expansion, compression or other shape change in a direction parallel to the axis of rotation of the at least one roller body.
  • the at least one warehouse can be Rolling, in particular a ball bearing, in particular a self-aligning ball bearings.
  • the diameter of the roller body can be between 40 mm and 200 mm, in particular between 60 mm and 120 mm.
  • the device comprises at least one sensor which is in communication with the first force transmission element.
  • the sensor is formed in a preferred embodiment by a strain gauge (DMS).
  • the first power transmission element may comprise at least one elastic element, in particular a web, on which at least one of the sensors is arranged. If a bridge with strain gauge is used, the transmission force bends the bridge and expands or compresses the strain gage.
  • element is to be understood here as meaning that it may also be an integrated part of the first power transmission element.
  • the device can be mounted on a shaft which is arranged in the interior of the associated roller body in the direction of its axial longitudinal extent.
  • the first power transmission element is arranged movably on the shaft at a first end (bearing region), so that the first end can lower itself toward the shaft when the forces act in a direction perpendicular to the axis of rotation of the roller body. This is achieved by a sufficient radial clearance is formed in this area between the first power transmission element and the shaft.
  • the first end of the first power transmission element may be a radially expanded element, in particular an annular element. At its second end (clamping area), the first force transmission element rests firmly on the shaft.
  • the shaft can be connected to a carrier both on one side and on both sides.
  • the second end of the first power transmission element which rests firmly on the shaft, at least formed in two parts.
  • the second end of the power transmission element can rest on the shaft with at least three bearing surfaces.
  • the inside of the two parts each rest with at least two bearing surfaces on the shaft, wherein in the region between two bearing surfaces a clearance between the inside of the part and the shaft is formed.
  • the second end may have a through hole to connect the first power transmission element, in particular by a screw fixed to the shaft.
  • the first power transmission element may have larger manufacturing tolerances in the region of its second end and is at the same time easier to assemble, since it flexibly adapts to the shaft in this area. At the same time a precise measurement is still guaranteed, since a rotation of the first force transmission element due to transmission forces due to the fixation of the shaft on the bearing surfaces can not occur. Furthermore, a more rigid connection to the shaft and thus higher bending stiffness in the region of the second end of the first power transmission element is achieved, whereby the natural frequency of the arrangement increases in this area. A vibration excitation of the device by a rotation of the roller thus leads to a frequency which is considerably lower than the natural frequency of the arrangement, so that the vibration behavior in the region of the second end of the first crane transmission element is improved.
  • the support surfaces can be made flat. It may be advantageous that the extensions of two contact surfaces of a part of the second end of the first force transmission element form an angle in the range of 90 ° to 140 °, in particular in the range of 105 ° to 115 °.
  • the device comprises at least a second power transmission element which extends in the interior of the associated roller body and which is connected to the first power transmission element.
  • This connection can be made by forming a stopper or positioning ring in the first power transmission element on the one side and a clamping ring on the other side, which fits in a groove of the first power transmission element can be achieved. But it can also be used another conventional connection technology. Alternatively, this connection can also be understood so that the second power transmission element is an integrated part of the first transmission element.
  • the second power transmission element may be configured such that it transmits a bending moment, which is generated by the forces of the material web or of the material strand and which acts in a direction perpendicular to the axis of rotation of the roller body, to the first force transmission element.
  • the sensor and the first power transmission element can be designed such that they can measure the bending moment, which is introduced at a first end of the first power transmission element.
  • the second force transmission element for transmitting the bending moment comprises at least one self-supporting force transmission element. This may be integrated part of the second power transmission element or connected thereto.
  • the cantilevered power transmission element may extend in a direction parallel to the axis of rotation of the roller body. On the cantilevered power transmission element, at least two bearings may be spaced apart from one another with respect to the axial longitudinal extent thereof. The advantage of this design lies in an improved power consumption in contrast to the prior art.
  • Such a construction also makes it possible to provide a force measuring device of small width, which comprises only a single storage area or only a single first and / or second force transmission element. At the same time tilting of the roller body is not possible because the bending moment, which is generated by the forces of the material web or the material strand, counteracts the tilting movement.
  • the width of the roll body in axial longitudinal extent can be between 70 mm and 200 mm in such an arrangement, in particular between 90 mm and 150 mm.
  • At least two bearings on the cantilevered power transmission element may be advantageous to arrange with respect to its axial longitudinal extent symmetrical to each other. Furthermore, at least one bearing in the axial longitudinal extent of the associated roller body can be arranged essentially at the same position as the associated second power transmission element, and at least one bearing can be arranged on the cantilevered end of the associated cantilevered power transmission element.
  • the self-supporting force transmission element may be a radially expanded element, in particular an annular element or a sleeve which is arranged coaxially in the interior of the roller body.
  • a "segmented" force measuring device with at least two juxtaposed roller components can be provided.
  • a roll component is formed in each case by a roll body, a first force transmission element and, if present, a second force transmission element.
  • the at least two roller bodies are arranged coaxially next to one another with respect to the axis of rotation of the roller body.
  • the at least two roll components can be successively pushed onto the shaft and connected to it.
  • the connection can be made in particular by means of a screw through a through hole in the second end of the first power transmission element. But it can also be used another conventional connection technology.
  • each roller component comprises only a single storage area or a single first and / or second power transmission element, as described above.
  • the individual juxtaposed roller components have only a small width and a compact and simple design of the "segmented" force measuring device can be realized.
  • the invention may provide a small gauge force measuring device that includes only a single bearing area or a single first and / or second power transmission element, a device having at least two first power transmission elements and, if present, at least two second Power transmission elements is equally within the scope of the invention. It may be advantageous to arrange the at least two first force transmission elements with the respective corresponding, if present, second force transmission element in the direction of the axial longitudinal extent of the roller body symmetrical to each other.
  • the width of the roller body in axial longitudinal extent of such an arrangement can be between 120 mm and 800 mm, in particular between 150 mm and 600 mm.
  • the invention further comprises a method for measuring a force of a material web or a material strand, which comprises a force measuring device according to the invention described above.
  • the sensor can detect the reaction of the at least one first force transmission element by stretching, compression or other shape change in a direction parallel to the axis of rotation of the at least one roller body.
  • a measuring circuit can be used which converts the strain, compression or other shape change of the first force transmission element detected by the sensor into a measuring signal. Furthermore, an electrical amplifier circuit for measuring signal conditioning can be used.
  • the measurement signal can then be processed in a processing unit, and an output signal representing the force of the material web or of the material strand can be generated. In a display unit, the user can then be displayed a value which corresponds to the output signal or measurement signal.
  • a sensor as described above, a strain gauge whose resistance is changed by the strain, compression or other change in shape of the at least one first force transmission element.
  • the force-proportional resistance change of the strain gauge can be converted into an output signal by a bridge circuit, in particular a Wheatstone bridge circuit.
  • Fig. 1 and Fig. 2 show a longitudinal section and a cross section of the device according to an embodiment of the present invention.
  • a device is used to measure a tensile force within a web of material or a strand of material or force F M exerted by the web or strand of material on the device.
  • a transfer force F Ü which results from the force F M exerted by the material web or the material strand on the device, can also be measured.
  • Such devices are used in particular in systems for conveying and / or processing material webs or material strands.
  • the device according to FIGS. 1 and 2 comprises a roller body 1, two bearings 2 on which the roller body 1 is rotatably mounted, and a first force transmission element 3 for transmitting the transmission force F Ü .
  • the first force transmission element 3 is designed to respond to the transmission force F Ü by an expansion, compression or other shape change in a direction parallel to the axis of rotation A of the roller body 1 .
  • the bearings 2 may be roller bearings, in particular ball bearings or self-aligning ball bearings. However, other conventional types of bearings may be used.
  • the diameter D of the roll body 1 can be between 40 mm and 200 mm, in particular between 60 mm and 120 mm.
  • the device is mounted on a shaft 9 which is arranged in the interior of the associated roller body 1 in the direction of its axial longitudinal extent.
  • the first power transmission element 3 is movably mounted on the shaft 9 at a first end 11 (bearing area, in Fig. 1, the right end), in this area between the first power transmission element 3 and the shaft 9 sufficient radial play (not to scale in Fig. 1 ) is present.
  • F M the material web or strand of material on the device is exercised, or the resulting transfer force F Ü
  • the first end of the first power transmission element is a radially extended element or an annular element.
  • the first force transmission element 3 rests firmly on the shaft 9 .
  • the shaft 9 can be connected to a carrier 10 both on one side, as shown in FIG. 1 , and on both sides, as can be seen in FIG .
  • the device comprises at least one sensor 7, which is in communication with the first power transmission element 3 .
  • the sensor 7 can detect the reaction of the first force transmission element 3 by stretching, compression or other shape change in a direction parallel to the axis of rotation A of the roller body 1 .
  • the first force transmission element 3 may comprise at least one elastic element, in particular, as shown in Fig. 1 , a web 13 , on which at least one of the sensors 7 is arranged.
  • the sensor 7 is formed in Fig. 1 by a strain gauge (DMS) (see also Fig. 3c ).
  • DMS strain gauge
  • the first end 11 of the first power transmission element 3 lowers due to the sufficient radial clearance and thus bends the two webs 13 so that the upper DMS 7 is stretched and the lower DMS 7 is compressed.
  • the resistance of the strain gages is thus changed by the change in shape.
  • the electrical signal generated in this way can be passed through a cable guide 19, which is guided in particular by a hollow interior of the shaft 9 to the outside.
  • the force-proportional resistance change of the strain gauge can then be converted into an output signal by a bridge circuit (not shown), in particular a Wheatstone bridge circuit.
  • a measuring circuit (not shown) may be used which converts the strain, compression or other shape change of the first force transmission element 3 detected by the sensor 7 into a measuring signal.
  • An electrical amplifier circuit (not shown) may be used for measuring signal conditioning.
  • the measurement signal may then be processed in a processing unit (not shown) to produce an output representing the force of the web or strand of material.
  • a display unit (not shown), the user can then be displayed a value which corresponds to the output signal or measurement signal.
  • the device further comprises at least one second power transmission element 4 which extends inside the associated roller body 1 and which is connected to the first power transmission element 3 .
  • This connection can be achieved, as shown in FIG. 1 , by forming a stopper ring 17 in the first power transmission element 3 on one side and a tension ring 18 on the other side which fits into a groove of the first force transmission element 3 , But it can also be used another conventional connection technology. Alternatively, this connection can also be understood so that the second power transmission element 4 is an integrated part of the first transmission element 3 .
  • the second power transmission element 4 may be designed such that it transmits a bending moment M, which is generated by the forces F M of the material web or the material strand and which acts in a direction perpendicular to the axis of rotation A of the roller body 1 , to the first force transmission element 3 .
  • the sensor 7 and the first power transmission element 3 may be designed such that they can measure the bending moment M , which is introduced at a first end 11 of the first power transmission element.
  • the second power transmission element 4 for transmitting the bending moment M comprises a cantilevered power transmission element 5, as shown in Fig. 1 . This is an integrated part of the second power transmission element 4. However, it may alternatively be connected to this.
  • the cantilevered power transmission element 5 extends in a direction parallel to Rotary axis A of the roller body 1. On the cantilevered power transmission element 5 , two bearings 2 are spaced from each other with respect to its axial longitudinal extent.
  • the advantage of this design lies in an improved power consumption in contrast to the prior art.
  • Such a construction also makes it possible to provide a force measuring device of small width B , which comprises only a single bearing area 12 or only a single first 3 and / or second 4 power transmission element. At the same time tilting of the roller body 1 is not possible because the bending moment M, which is generated by the forces F M of the material web or the material strand, counteracts the tilting movement.
  • the width B of the roll body 1 in axial longitudinal extent can be between 70 mm and 200 mm in such an arrangement, in particular between 90 mm and 150 mm.
  • a bearing 2 (in Fig. 1 right bearing) is arranged in the axial longitudinal extent of the associated roller body 1 at substantially the same position as the associated second power transmission element 4, ie here in the area where the second power transmission element 4 with the first end 11 of first power transmission element 3 is connected.
  • the other bearing 2 (in Fig. 1 left bearing) is correspondingly arranged on the cantilevered end 6 of the associated cantilevered power transmission element 5 .
  • the self-supporting force transmission element 5 is here a sleeve which is arranged coaxially in the interior of the roller body 1.
  • the second end 12 of the first power transmission element 3 which rests firmly on the shaft 9 , is formed in two parts 12 ', 12 " Inside the two parts 12 ', 12 " is in each case with two bearing surfaces 14 on the shaft 9 , wherein in the region between two bearing surfaces 14 a game 15 between the inside of the part 12', 12" and the shaft 9 is formed.
  • the second end 12 must rest with at least three bearing surfaces 14 on the shaft 9 , so that the first power transmission element 3 rests there firmly on the shaft 9 .
  • the second end has a through hole 16 to connect the first power transmission element 3 by a screw fixed to the shaft 9 .
  • the first power transmission element 3 may have larger manufacturing tolerances in the region of its second end 12 and at the same time is easier to assemble, since it flexibly adapts to the shaft 9 in this area. At the same time a precise measurement is still guaranteed, since a rotation of the first force transmission element 3 due to transmission forces F Ü due to the fixation of the shaft 9 on the bearing surfaces 14 can not occur. Furthermore, a more rigid connection to the shaft 9 and thus higher bending stiffness in the region of the second end 12 of the first power transmission element 3 is achieved, whereby the natural frequency of the arrangement increases in this area. A vibration excitation of the device by a rotation of the roller 1 thus leads to a frequency which is considerably below the natural frequency of the arrangement, so that the vibration behavior in the region of the second end 12 of the first power transmission element 3 is improved.
  • the bearing surfaces 14 are, as can be seen in Fig. 3b , flat. However, other shapes of the bearing surfaces 14 are conceivable as long as it is ensured that the first power transmission element 3 rests firmly on the shaft 9 at its second end 12 . It may be advantageous that the extensions of two support surfaces 14 of a part 12 ', 12 "of the second end 12 of the first power transmission member 3 form an angle in the range of 90 ° to 140 °, in particular in the range of 105 ° to 115 °. In Figure 3b gives a corresponding Angle of about 110 °. There, the two bearing surfaces 14 go parabolic into one another and can thus form the play 15 between the inside of the parts 12 ', 12 " and the shaft 9 .
  • the invention can provide a force measuring device a small width B which includes only a single storage area 11 or just a single first 3 and / or second 4 power transmission member, a device having at least two first 3 power transmission elements and, if present, at least two second 4 power transmission elements, is equally within the scope of the invention.
  • a longitudinal section of such a device with two symmetrically arranged first force transmission elements 3 is shown in Fig. 4 .
  • the two first force transmission elements 3 are arranged symmetrically to each other in the direction of the axial longitudinal extent of the roller body 1 .
  • the width B of the roll body 1 in the axial longitudinal extent of such an arrangement can be between 120 mm and 800 mm, in particular between 150 mm and 600 mm.
  • a possible axial movement of the first 3 and / or second 4 power transmission element is taken into account in the dimensioning of the device.
  • the carrier 10 and / or a corresponding other limiting element can be connected to the shaft 9 in such a way that the arrangement is designed for a maximum possible or permitted overload.
  • a corresponding clearance between the first end 11 of the first power transmission element 3 and the carrier 10 and / or a corresponding other limiting element may be provided, as shown in FIGS. 1 and 4 .
  • this "segmented" force measuring device comprises six such roller components 8.
  • a roller component 8 is respectively formed by a roller body 1, a first force transmission element 3 and, if present, a second force transmission element 4.
  • the roller bodies 1 are coaxial with respect to their axis of rotation A. arranged side by side.
  • the roller components 8 can be successively pushed onto the shaft 9 and connected thereto.
  • the connection is made here by means of a screw through a through hole 16 in the second end 12 of the first power transmission element 3.
  • it can also be used another conventional connection technology.

Abstract

The apparatus has a roller barrel (1) rotatably mounted on a rolling bearing (2), and a force transfer element (3) transferring a transmitted force (Fm). The element reacts to the transmitted force with an elongation, compression or other shape change in a direction parallel to the axis of rotation (A) of the roller barrel. A sensor (7) e.g. strain gauge, is connected to the force transfer element, and another force transfer element (4) extends inside the roller barrel and is connected to the former force transfer element. Independent claims are also included for the following: (1) a method for measuring a tensile force within a material web or a material strand (2) a system for conveying and/or processing material web or a material strand.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen einer Zugkraft innerhalb einer Materialbahn oder eines Materialstranges. Die vorliegende Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren, das eine Vorrichtung zum Messen einer Zugkraft innerhalb einer Materialbahn oder eines Materialstranges verwendet, bzw. eine Anlage, die eine derartige Vorrichtung umfasst.The present invention relates to a device for measuring a tensile force within a material web or a material strand. The present invention also includes a method using a device for measuring a tensile force within a web of material or a strand of material, or a plant comprising such a device.

Stand der TechnikState of the art

Im Stand der Technik sind Vorrichtungen zum Messen einer Zugkraft innerhalb einer Materialbahn oder eines Materialstranges bekannt.Devices for measuring a tensile force within a material web or a material strand are known in the prior art.

EP 0 621 469 B1 offenbart eine Zugkraftmesseinrichtung für die Messung von Zugkräften von laufenden Endlosmaterialien, insbesondere von Materialbahnen oder Fäden. Diese Zugkraftmesseinrichtung ist auf einer ortsfest eingespannten Wellenachse angeordnet und weist einen Einspannbereich, mit einem massiven geschlossenen Ring mit Durchgangsbohrung, und einen Lagerbereich auf, welcher in Bezug auf die Welle in Kraftrichtung frei bewegt werden kann. Einspannbereich und Lagerbereich sind mittels Biegefeder miteinander verbunden. EP 0 621 469 B1 discloses a tensile force measuring device for the measurement of tensile forces of running endless materials, in particular of material webs or threads. This Zugkraftmesseinrichtung is disposed on a fixedly clamped shaft axis and has a Einspannbereich, with a solid closed ring with through hole, and a storage area, which can be moved freely in relation to the shaft in the direction of force. Clamping area and storage area are interconnected by means of spiral springs.

Für den massiven geschlossenen Ring im Einspannbereich erfordert diese Konstruktion sehr hohe Fertigungsgenauigkeiten, d.h. sehr kleinen Fertigungstoleranzen. Zudem ist die Montage der Zugkraftmesseinrichtung auf der Wellenachse schwierig.For the solid closed ring in the clamping area, this construction requires very high manufacturing accuracies, ie very small manufacturing tolerances. In addition, the mounting of the Zugkraftmesseinrichtung on the shaft axis is difficult.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Messen einer Zugkraft innerhalb einer oder mehrerer Materialbahnen oder Materialstränge weiterzuentwickeln, welche eine verbesserte Kraftaufnahme, sowie eine präzisere Messung bei gleichzeitig einfacherer Fertigung und Montage ermöglicht.The object of the present invention is to further develop a device for measuring a tensile force within one or more material webs or material strands, which enables an improved force absorption, as well as a more precise measurement with simultaneously simpler manufacture and assembly.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Messen einer Zugkraft innerhalb einer oder mehrerer Materialbahnen oder eines Materialstränge geringer Breite bereitzustellen.Another object of the invention is to provide a device for measuring a tensile force within one or more webs of material or a narrow strip of material.

Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 16 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 37 und eine Anlage gemäß Anspruch 44 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.These objects are achieved by a device according to claims 1 and 16 as well as a method according to claim 37 and a device according to claim 44. The dependent claims contain advantageous embodiments of the invention.

Eine derartige erfindungsgemäße Vorrichtung wird verwendet, insbesondere in Anlagen zum Befördern und/oder Verarbeiten von Materialbahnen oder Materialsträngen, zum Messen einer Zugkraft innerhalb einer Materialbahn oder eines Materialstrangs bzw. einer Kraft, die von der Materialbahn oder Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübt wird. Alternativ kann auch eine Übertragungskraft, die aus der von der Materialbahn oder dem Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübten Kraft resultiert, gemessen werden.Such a device according to the invention is used, in particular in systems for conveying and / or processing material webs or material strands, for measuring a tensile force within a material web or a material strand or a force which is exerted by the material web or material strand on the device. Alternatively, a transmission force resulting from the force exerted by the web or strand of material on the device can also be measured.

Die Vorrichtung umfasst einen Walzenkörper, mindestens ein Lager, auf dem der Walzenkörper drehbar gelagert ist, und mindestens ein erstes Kraftübertragungselement zum Übertragen der Übertragungskraft. Das erste Kraftübertragungselement ist dazu ausgelegt auf die Übertragungskraft durch eine Dehnung, Stauchung oder sonstige Formveränderung in einer Richtung parallel zur Drehachse des mindestens einen Walzenkörpers zu reagieren. Das mindestens eine Lager kann ein Wälzlager, insbesondere ein Kugellager, insbesondere ein Pendelkugellager sein. Der Durchmesser des Walzenkörpers kann zwischen 40 mm und 200 mm liegen, insbesondere zwischen 60 mm und 120mm.The device comprises a roller body, at least one bearing on which the roller body is rotatably mounted, and at least one first force transmission element for transmitting the transmission force. The first force transmission element is designed to respond to the transmission force by an expansion, compression or other shape change in a direction parallel to the axis of rotation of the at least one roller body. The at least one warehouse can be Rolling, in particular a ball bearing, in particular a self-aligning ball bearings. The diameter of the roller body can be between 40 mm and 200 mm, in particular between 60 mm and 120 mm.

Weiterhin umfasst die Vorrichtung mindestens einen Sensor, der mit dem ersten Kraftübertragungselement in Verbindung steht. Der Sensor wird in einer bevorzugten Ausführungsform durch ein Dehnmessstreifen (DMS) gebildet. Das erste Kraftübertragungselement kann dabei mindestens ein elastisches Element, insbesondere einen Steg, umfassen, auf dem mindestens einer der Sensoren angeordnet ist. Wird ein Steg mit DMS verwendet, so verbiegt die Übertragungskraft den Steg und dehnt bzw. staucht den DMS. Der Begriff "Element" soll hier so verstanden werden, dass dieses auch integrierter Teil des ersten Kraftübertragungselementes sein kann.Furthermore, the device comprises at least one sensor which is in communication with the first force transmission element. The sensor is formed in a preferred embodiment by a strain gauge (DMS). The first power transmission element may comprise at least one elastic element, in particular a web, on which at least one of the sensors is arranged. If a bridge with strain gauge is used, the transmission force bends the bridge and expands or compresses the strain gage. The term "element" is to be understood here as meaning that it may also be an integrated part of the first power transmission element.

Die Vorrichtung kann auf einer Welle montiert werden, welche im Inneren des zugehörigen Walzenkörpers in Richtung dessen axialer Längsausdehnung angeordnet ist. Das erste Kraftübertragungselement ist an einem ersten Ende (Lagerbereich) beweglich auf der Welle angeordnet, so dass sich das erste Ende bei Einwirkung der Kräfte in eine Richtung senkrecht zur Drehachse des Walzenkörpers zur Welle hin absenken kann. Dies wird erreicht, indem in diesem Bereich zwischen dem ersten Kraftübertragungselement und der Welle ein ausreichendes radiales Spiel ausgebildet ist. Das erste Ende des ersten Kraftübertragungselementes kann ein radial ausgedehntes Element sein, insbesondere ein ringförmiges Element. An seinem zweiten Ende (Einspannbereich) liegt das erste Kraftübertragungselement fest auf der Welle auf. Die Welle kann sowohl einseitig als auch beidseitig mit einem Träger verbunden sein.The device can be mounted on a shaft which is arranged in the interior of the associated roller body in the direction of its axial longitudinal extent. The first power transmission element is arranged movably on the shaft at a first end (bearing region), so that the first end can lower itself toward the shaft when the forces act in a direction perpendicular to the axis of rotation of the roller body. This is achieved by a sufficient radial clearance is formed in this area between the first power transmission element and the shaft. The first end of the first power transmission element may be a radially expanded element, in particular an annular element. At its second end (clamping area), the first force transmission element rests firmly on the shaft. The shaft can be connected to a carrier both on one side and on both sides.

Nach einem ersten erfindungsgemäßen Aspekt ist das zweite Ende des ersten Kraftübertragungselementes, welches fest auf der Welle aufliegt, mindestens zweitteilig ausgebildet. Das zweite Ende des Kraftübertragungselementes kann dabei mit mindestens drei Auflageflächen auf der Welle aufliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Innenseite der zwei Teile jeweils mit mindestens zwei Auflageflächen auf der Welle aufliegen, wobei im Bereich zwischen zwei Auflageflächen ein Spiel zwischen der Innenseite des Teils und der Welle gebildet wird. Weiterhin kann das zweite Ende eine Durchgangsbohrung aufweisen, um das erste Kraftübertragungselement insbesondere durch eine Schraubverbindung fest mit der Welle zu verbinden.According to a first aspect of the invention, the second end of the first power transmission element, which rests firmly on the shaft, at least formed in two parts. The second end of the power transmission element can rest on the shaft with at least three bearing surfaces. In a preferred Embodiment, the inside of the two parts each rest with at least two bearing surfaces on the shaft, wherein in the region between two bearing surfaces a clearance between the inside of the part and the shaft is formed. Furthermore, the second end may have a through hole to connect the first power transmission element, in particular by a screw fixed to the shaft.

Durch diese Anordnung wird eine einfacherer Fertigung und Montage ermöglicht. Das erste Kraftübertragungselement darf im Bereich seines zweiten Endes größere Fertigungstoleranzen aufweisen und ist gleichzeitig einfacher montierbar, da es sich der Welle in diesem Bereich flexibel anpasst. Gleichzeitig wird weiterhin eine präzise Messung gewährleistest, da eine Verdrehung des ersten Kraftübertragungselementes auf Grund von Übertragungskräften wegen der Fixierung der Welle an den Auflageflächen nicht auftreten kann. Des Weiteren wird eine starrere Verbindung mit der Welle und somit höhere Biegesteifigkeit im Bereich des zweiten Endes des ersten Kraftübertragungselementes erreicht, wodurch auch die Eigenfrequenz der Anordnung in diesem Bereich steigt. Eine Schwingungsanregung der Vorrichtung durch eine Drehung der Walze führt also zu einer Frequenz, die erheblich unter der Eigenfrequenz der Anordnung liegt, so dass das Schwingungsverhalten im Bereich des zweiten Endes des ersten Kranübertragungselementes verbessert ist.This arrangement allows a simpler manufacture and assembly. The first power transmission element may have larger manufacturing tolerances in the region of its second end and is at the same time easier to assemble, since it flexibly adapts to the shaft in this area. At the same time a precise measurement is still guaranteed, since a rotation of the first force transmission element due to transmission forces due to the fixation of the shaft on the bearing surfaces can not occur. Furthermore, a more rigid connection to the shaft and thus higher bending stiffness in the region of the second end of the first power transmission element is achieved, whereby the natural frequency of the arrangement increases in this area. A vibration excitation of the device by a rotation of the roller thus leads to a frequency which is considerably lower than the natural frequency of the arrangement, so that the vibration behavior in the region of the second end of the first crane transmission element is improved.

Die Auflageflächen können dabei eben ausgebildet sein. Es kann vorteilhaft sein, dass die Verlängerungen zweier Auflageflächen eines Teils des zweiten Endes des ersten Kraftübertragungselementes einen Winkel im Bereich von 90° bis 140° bilden, insbesondere im Bereich von 105° bis 115°.The support surfaces can be made flat. It may be advantageous that the extensions of two contact surfaces of a part of the second end of the first force transmission element form an angle in the range of 90 ° to 140 °, in particular in the range of 105 ° to 115 °.

Nach einem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt umfasst die Vorrichtung mindestens ein zweites Kraftübertragungselement, das sich im Inneren des zugehörigen Walzenkörpers erstreckt und das mit dem ersten Kraftübertragungselement verbunden ist. Diese Verbindung kann durch Ausbilden eines Anschlag- bzw. Positionierungsringes in dem ersten Kraftübertragungselement auf der einen Seite und einem Spannring auf der anderen Seite, welcher in eine Nut des ersten Kraftübertragungselementes passt, erreicht werden. Es kann aber auch eine andere konventionelle Verbindungstechnik eingesetzt werden. Alternativ kann diese Verbindung auch so verstanden werden, dass das zweite Kraftübertragungselement integrierter Teil des ersten Übertragungselementes ist.According to a second aspect of the invention, the device comprises at least a second power transmission element which extends in the interior of the associated roller body and which is connected to the first power transmission element. This connection can be made by forming a stopper or positioning ring in the first power transmission element on the one side and a clamping ring on the other side, which fits in a groove of the first power transmission element can be achieved. But it can also be used another conventional connection technology. Alternatively, this connection can also be understood so that the second power transmission element is an integrated part of the first transmission element.

Das zweite Kraftübertragungselement kann derart ausgelegt sein, dass es ein Biegemoment, das durch die Kräfte der Materialbahn oder des Materialstrangs erzeugt wird und das in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Walzenkörpers wirkt, auf das erste Kraftübertragungselement überträgt. Dabei können der Sensor und das erste Kraftübertragungselement derart ausgelegt sein dass, sie das Biegemoment messen können, welches an einem ersten Ende des ersten Kraftübertragungselementes eingeleitet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das zweite Kraftübertragungselement zum Übertragen des Biegemomentes mindestens ein freitragendes Kraftübertragungselement. Dieses kann integrierter Teil des zweiten Kraftübertragungselementes sein oder mit diesem verbunden sein. Das freitragende Kraftübertragungselement kann sich in einer Richtung parallel zur Drehachse des Walzenkörpers erstrecken. Auf dem freitragenden Kraftübertragungselement können, in Bezug auf dessen axiale Längsausdehnung, mindestens zwei Lager voneinander beabstandet angeordnet sein. Der Vorteil dieser Konstruktion liegt in einer verbesserten Kraftaufnahme im Gegensatz zum Stand der Technik.The second power transmission element may be configured such that it transmits a bending moment, which is generated by the forces of the material web or of the material strand and which acts in a direction perpendicular to the axis of rotation of the roller body, to the first force transmission element. In this case, the sensor and the first power transmission element can be designed such that they can measure the bending moment, which is introduced at a first end of the first power transmission element. In a preferred embodiment, the second force transmission element for transmitting the bending moment comprises at least one self-supporting force transmission element. This may be integrated part of the second power transmission element or connected thereto. The cantilevered power transmission element may extend in a direction parallel to the axis of rotation of the roller body. On the cantilevered power transmission element, at least two bearings may be spaced apart from one another with respect to the axial longitudinal extent thereof. The advantage of this design lies in an improved power consumption in contrast to the prior art.

Eine solche Konstruktion ermöglicht es zudem eine Kraftmessvorrichtung geringer Breite bereitzustellen, welche nur einen einzigen Lagerbereich bzw. nur ein einziges erstes und/oder zweites Kraftübertragungselement umfasst. Gleichzeitig ist ein Kippen des Walzenkörpers dabei nicht möglich, da das Biegemoment, das durch die Kräfte der Materialbahn oder des Materialstranges erzeugt wird, der Kippbewegung entgegenwirkt. Die Breite des Walzenkörpers in axialer Längsausdehnung kann bei einer derartigen Anordnung zwischen 70 mm und 200 mm liegen, insbesondere zwischen 90 mm und 150 mm.Such a construction also makes it possible to provide a force measuring device of small width, which comprises only a single storage area or only a single first and / or second force transmission element. At the same time tilting of the roller body is not possible because the bending moment, which is generated by the forces of the material web or the material strand, counteracts the tilting movement. The width of the roll body in axial longitudinal extent can be between 70 mm and 200 mm in such an arrangement, in particular between 90 mm and 150 mm.

Es kann vorteilhaft sein die mindestens zwei Lager auf dem freitragenden Kraftübertragungselement in Bezug auf dessen axiale Längsausdehnung symmetrisch zueinander anzuordnen. Des Weiteren kann mindestens ein Lager in axialer Längsausdehnung des zugehörigen Walzenkörpers im Wesentlichen an der gleichen Position angeordnet sein wie das zugehörige zweite Kraftübertragungselement, und mindestens ein Lager am freitragenden Ende des zugehörigen freitragenden Kraftübertragungselementes angeordnet sein. Das freitragende Kraftübertragungselement kann ein radial ausgedehntes Element sein, insbesondere ein ringförmiges Element bzw. eine Hülse, die koaxial im Inneren des Walzenkörpers angeordnet ist.It may be advantageous to arrange the at least two bearings on the cantilevered power transmission element with respect to its axial longitudinal extent symmetrical to each other. Furthermore, at least one bearing in the axial longitudinal extent of the associated roller body can be arranged essentially at the same position as the associated second power transmission element, and at least one bearing can be arranged on the cantilevered end of the associated cantilevered power transmission element. The self-supporting force transmission element may be a radially expanded element, in particular an annular element or a sleeve which is arranged coaxially in the interior of the roller body.

Nach einem dritten erfindungsgemäßen Aspekt kann eine "segmentierte" Kraftmessvorrichtung mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Walzenkomponenten bereitgestellt werden. Durch eine solche Vorrichtung wird die gleichzeitige Messung mehrerer nebeneinander laufender Materialbahnen oder Materialstränge ermöglicht. Eine Walzenkomponente wird jeweils durch einen Walzenkörper, ein erstes Kraftübertragungselement und, falls vorhanden, ein zweites Kraftübertragungselement gebildet. Die mindestens zwei Walzenkörper werden in Bezug auf die Drehachse des Walzenkörpers koaxial nebeneinander angeordnet. Die mindestens zwei Walzenkomponenten können nacheinander auf die Welle aufgeschoben und mit dieser verbunden werden. Die Verbindung kann insbesondere mittels einer Schraubverbindung durch eine Durchgangsbohrung im zweiten Ende des ersten Kraftübertragungselementes erfolgen. Es kann aber auch eine andere konventionelle Verbindungstechnik eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst jede Walzenkomponente nur einen einzigen Lagerbereich bzw. ein einziges erstes und/oder zweites Kraftübertragungselement, wie oben beschrieben. Auf diese Weise weisen die einzelnen nebeneinander angeordneten Walzenkomponenten eine nur geringe Breite auf und eine kompakte und einfache Bauform der "segmentierten" Kraftmessvorrichtung kann so realisiert werden.According to a third aspect of the invention, a "segmented" force measuring device with at least two juxtaposed roller components can be provided. By such a device, the simultaneous measurement of several side by side running material webs or strands of material is made possible. A roll component is formed in each case by a roll body, a first force transmission element and, if present, a second force transmission element. The at least two roller bodies are arranged coaxially next to one another with respect to the axis of rotation of the roller body. The at least two roll components can be successively pushed onto the shaft and connected to it. The connection can be made in particular by means of a screw through a through hole in the second end of the first power transmission element. But it can also be used another conventional connection technology. In a preferred embodiment, each roller component comprises only a single storage area or a single first and / or second power transmission element, as described above. In this way, the individual juxtaposed roller components have only a small width and a compact and simple design of the "segmented" force measuring device can be realized.

Es soll betont werden, dass, obwohl die Erfindung eine Kraftmessvorrichtung geringer Breite bereitstellen kann, welche nur einen einzigen Lagerbereich bzw. nur ein einziges erstes und/oder zweites Kraftübertragungselement umfasst, eine Vorrichtung mit mindestens zwei erste Kraftübertragungselemente und, wenn vorhanden, mindestens zwei zweite Kraftübertragungselemente gleichermaßen im Schutzumfang der Erfindung liegt. Dabei kann es vorteilhaft sein die mindestens zwei ersten Kraftübertragungselemente mit dem jeweils entsprechenden, falls vorhanden, zweiten Kraftübemagungselement in Richtung der axialen Längsausdehnung des Walzenkörpers symmetrisch zueinander anzuordnen. Die Breite des Walzenkörpers in axialer Längsausdehnung einer solchen Anordnung kann zwischen 120 mm und 800 mm liegen, insbesondere zwischen 150 mm und 600 mm.It should be emphasized that while the invention may provide a small gauge force measuring device that includes only a single bearing area or a single first and / or second power transmission element, a device having at least two first power transmission elements and, if present, at least two second Power transmission elements is equally within the scope of the invention. It may be advantageous to arrange the at least two first force transmission elements with the respective corresponding, if present, second force transmission element in the direction of the axial longitudinal extent of the roller body symmetrical to each other. The width of the roller body in axial longitudinal extent of such an arrangement can be between 120 mm and 800 mm, in particular between 150 mm and 600 mm.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Messen einer Kraft einer Materialbahn oder eines Materialstrangs, welche eine oben beschriebene erfindungsgemäße Kraftmessvorrichtung umfasst. Der Sensor kann die Reaktion des mindestens einen ersten Kraftübertragungselements durch Dehnung, Stauchung oder sonstige Formveränderung in einer Richtung parallel zur Drehachse des mindestens einen Walzenkörpers detektieren.The invention further comprises a method for measuring a force of a material web or a material strand, which comprises a force measuring device according to the invention described above. The sensor can detect the reaction of the at least one first force transmission element by stretching, compression or other shape change in a direction parallel to the axis of rotation of the at least one roller body.

Es kann eine Messschaltung verwendet werden, welche die vom Sensor detektierte Dehnung, Stauchung oder sonstige Formveränderung des ersten Kraftübertragungselements in ein Messsignal umgewandelt. Weiterhin kann eine elektrische Verstärkerschaltung zur Messsignalaufbereitung zum Einsatz kommen. Das Messsignal kann dann in einer Verarbeitungseinheit verarbeitet werden, und so ein die Kraft der Materialbahn oder des Materialstrangs repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt werden. In einer Anzeigeeinheit kann dem Benutzer dann ein Wert angezeigt werden, welcher dem Ausgangssignal oder Messsignal entspricht.A measuring circuit can be used which converts the strain, compression or other shape change of the first force transmission element detected by the sensor into a measuring signal. Furthermore, an electrical amplifier circuit for measuring signal conditioning can be used. The measurement signal can then be processed in a processing unit, and an output signal representing the force of the material web or of the material strand can be generated. In a display unit, the user can then be displayed a value which corresponds to the output signal or measurement signal.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Sensor, wie oben beschrieben, ein Dehnmessstreifen, dessen Widerstand durch die Dehnung, Stauchung oder sonstige Formveränderung des mindestens einen ersten Kraftübertragungselements verändert wird. Die kraftproportionale Widerstandsänderung des Dehnmessstreifens kann durch eine Brückenschaltung, insbesondere eine Wheatstone-Brückenschaltung, in ein Ausgangssignal umgewandelt werden.In a preferred embodiment, a sensor, as described above, a strain gauge whose resistance is changed by the strain, compression or other change in shape of the at least one first force transmission element. The force-proportional resistance change of the strain gauge can be converted into an output signal by a bridge circuit, in particular a Wheatstone bridge circuit.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1
zeigt einen Längsschnitt einer Vorrichtung zum Messen einer Zugkraft innerhalb einer Materialbahn nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2
zeigt den Querschnitt einer Vorrichtung gemäß Fig.1.
Fig. 3a
zeigt einen Längsschnitt eines ersten Kraftübertragungselementes nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3b
zeigt einen Querschnitt eines ersten Kraftübertragungselementes gemäß Fig. 3a.
Fig. 3c
zeigt eine Draufsicht eines ersten Kraftübertragungselementes gemäß Fig. 3a.
Fig. 4
einen Längsschnitt einer Vorrichtung zum Vorrichtung zum Messen einer Zugkraft innerhalb einer Materialbahn mit zwei symmetrisch angeordneten ersten Kraftübertragungselementen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5
zeigt eine Draufsicht einer Vorrichtung zum Messen von Zugkräften innerhalb mehrerer Materialbahnen mittels mehrerer Walzenkomponenten (hier sechs) nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
The present invention will be explained below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1
shows a longitudinal section of an apparatus for measuring a tensile force within a material web according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2
shows the cross section of a device according to Fig.1.
Fig. 3a
shows a longitudinal section of a first power transmission element according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3b
shows a cross section of a first power transmission element according to Fig. 3a.
Fig. 3c
shows a plan view of a first power transmission element according to FIG. 3a.
Fig. 4
a longitudinal section of an apparatus for measuring device for measuring a tensile force within a material web with two symmetrically arranged first power transmission elements according to an embodiment of the present invention.
Fig. 5
shows a plan view of an apparatus for measuring tensile forces within multiple webs by means of several roll components (here six) according to another embodiment of the present invention.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen einen Längsschnitt und einen Querschnitt der Vorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine derartige Vorrichtung wird verwendet zum Messen einer Zugkraft innerhalb einer Materialbahn oder eines Materialstrangs bzw. einer Kraft FM, die von der Materialbahn oder Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübt wird. Alternativ kann auch eine Übertragungskraft FÜ, die aus der von der Materialbahn oder dem Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübten Kraft FM resultiert, gemessen werde. Derartige Vorrichtungen werden insbesondere in Anlagen zum Befördern und/oder Verarbeiten von Materialbahnen oder Materialsträngen verwendet. Fig. 1 and Fig. 2 show a longitudinal section and a cross section of the device according to an embodiment of the present invention. Such a device is used to measure a tensile force within a web of material or a strand of material or force F M exerted by the web or strand of material on the device. Alternatively, a transfer force F Ü , which results from the force F M exerted by the material web or the material strand on the device, can also be measured. Such devices are used in particular in systems for conveying and / or processing material webs or material strands.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 2 umfasst einen Walzenkörper 1, zwei Lager 2, auf denen der Walzenkörper 1 drehbar gelagert ist, und ein erstes Kraftübertragungselement 3 zum Übertragen der Übertragungskraft FÜ. Das erste Kraftübertragungselement 3 ist dazu ausgelegt, auf die Übertragungskraft FÜ durch eine Dehnung, Stauchung oder sonstige Formveränderung in einer Richtung parallel zur Drehachse A des Walzenkörpers 1 zu reagieren. Die Lager 2 können Wälzlager, insbesondere Kugellager bzw. Pendelkugellager sein. Es können jedoch auch andere konventionelle Lagertypen verwendet werden. Der Durchmesser D des Walzenkörpers 1 kann zwischen 40 mm und 200 mm liegen, insbesondere zwischen 60 mm und 120mm.The device according to FIGS. 1 and 2 comprises a roller body 1, two bearings 2 on which the roller body 1 is rotatably mounted, and a first force transmission element 3 for transmitting the transmission force F Ü . The first force transmission element 3 is designed to respond to the transmission force F Ü by an expansion, compression or other shape change in a direction parallel to the axis of rotation A of the roller body 1 . The bearings 2 may be roller bearings, in particular ball bearings or self-aligning ball bearings. However, other conventional types of bearings may be used. The diameter D of the roll body 1 can be between 40 mm and 200 mm, in particular between 60 mm and 120 mm.

Die Vorrichtung ist auf einer Welle 9 montiert, welche im Inneren des zugehörigen Walzenkörpers 1 in Richtung dessen axialer Längsausdehnung angeordnet ist. Das erste Kraftübertragungselement 3 ist an einem ersten Ende 11 (Lagerbereich; in Fig. 1 das rechte Ende) beweglich auf der Welle 9 angeordnet, indem in diesem Bereich zwischen dem ersten Kraftübertragungselement 3 und der Welle 9 ein ausreichendes radiales Spiel (maßstäblich nicht zu erkennen in Fig. 1) vorhanden ist. Bei Einwirken der Kraft FM, die von der Materialbahn oder Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübt wird, bzw. der daraus resultierenden Übertragungskraft FÜ , senkt sich das erste Ende 11 des ersten Kraftübertragungselementes 3 auf Grund des ausreichenden radialen Spiels ab. Das erste Ende des ersten Kraftübertragungselementes ist ein radial ausgedehntes Element bzw. ein ringförmiges Element. An seinem zweiten Ende 12 (Einspannbereich; in Fig. 1 das linke Ende) liegt das erste Kraftübertragungselement 3 fest auf der Welle 9 auf. Die Welle 9 kann sowohl einseitig, wie in Fig. 1 dargestellt, als auch beidseitig, wie in Fig. 5 zu sehen, mit einem Träger 10 verbunden sein.The device is mounted on a shaft 9 which is arranged in the interior of the associated roller body 1 in the direction of its axial longitudinal extent. The first power transmission element 3 is movably mounted on the shaft 9 at a first end 11 (bearing area, in Fig. 1, the right end), in this area between the first power transmission element 3 and the shaft 9 sufficient radial play (not to scale in Fig. 1 ) is present. Upon exposure to force F M , the material web or strand of material on the device is exercised, or the resulting transfer force F Ü , the first end 11 of the first power transmission element 3 lowers due to the sufficient radial clearance. The first end of the first power transmission element is a radially extended element or an annular element. At its second end 12 (clamping region, the left end in FIG. 1 ), the first force transmission element 3 rests firmly on the shaft 9 . The shaft 9 can be connected to a carrier 10 both on one side, as shown in FIG. 1 , and on both sides, as can be seen in FIG .

Weiterhin umfasst die Vorrichtung mindestens einen Sensor 7, der mit dem ersten Kraftübertragungselement 3 in Verbindung steht. Der Sensor 7 kann die Reaktion des ersten Kraftübertragungselements 3 durch Dehnung, Stauchung oder sonstige Formveränderung in einer Richtung parallel zur Drehachse A des Walzenkörpers 1 detektieren. Das erste Kraftübertragungselement 3 kann dabei mindestens ein elastisches Element, insbesondere, wie in Fig. 1 gezeigt, einen Steg 13, umfassen, auf dem mindestens einer der Sensoren 7 angeordnet ist. Der Sensor 7 wird in Fig. 1 durch ein Dehnmessstreifen (DMS) gebildet (siehe dazu auch Fig. 3c). Wie oben beschrieben senkt sich bei Einwirken der Kraft FM bzw. FÜ das erste Ende 11 des ersten Kraftübertragungselementes 3 auf Grund des ausreichenden radialen Spiels ab und verbiegt so die beiden Stege 13, so dass der obere DMS 7 gedehnt und der untere DMS 7 gestaucht wird. Der Widerstand der DMS wird so durch die Formveränderung verändert.Furthermore, the device comprises at least one sensor 7, which is in communication with the first power transmission element 3 . The sensor 7 can detect the reaction of the first force transmission element 3 by stretching, compression or other shape change in a direction parallel to the axis of rotation A of the roller body 1 . The first force transmission element 3 may comprise at least one elastic element, in particular, as shown in Fig. 1 , a web 13 , on which at least one of the sensors 7 is arranged. The sensor 7 is formed in Fig. 1 by a strain gauge (DMS) (see also Fig. 3c ). As described above, upon application of the force F M or F Ü, the first end 11 of the first power transmission element 3 lowers due to the sufficient radial clearance and thus bends the two webs 13 so that the upper DMS 7 is stretched and the lower DMS 7 is compressed. The resistance of the strain gages is thus changed by the change in shape.

Das auf diese Weise erzeugte elektrische Signal kann durch eine Kabelführung 19, welche insbesondere durch einen hohlen Innenraum der Welle 9 geführt wird, nach außen geleitet werden. Die kraftproportionale Widerstandsänderung des Dehnmessstreifens kann dann durch eine Brückenschaltung (nicht gezeigt), insbesondere eine Wheatstone-Brückenschaltung, in ein Ausgangssignal umgewandelt werden. Es kann eine Messschaltung (nicht gezeigt) verwendet werden, welche die vom Sensor 7 detektierte Dehnung, Stauchung oder sonstige Formveränderung des ersten Kraftübertragungselements 3 in ein Messsignal umgewandelt. Weiterhin kann eine elektrische Verstärkerschaltung (nicht gezeigt) zur Messsignalaufbereitung zum Einsatz kommen. Das Messsignal kann dann in einer Verarbeitungseinheit (nicht gezeigt) verarbeitet werden, und so ein die Kraft der Materialbahn oder des Materialstrangs repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt werden. In einer Anzeigeeinheit (nicht gezeigt) kann dem Benutzer dann ein Wert angezeigt werden, welcher dem Ausgangssignal oder Messsignal entspricht.The electrical signal generated in this way can be passed through a cable guide 19, which is guided in particular by a hollow interior of the shaft 9 to the outside. The force-proportional resistance change of the strain gauge can then be converted into an output signal by a bridge circuit (not shown), in particular a Wheatstone bridge circuit. A measuring circuit (not shown) may be used which converts the strain, compression or other shape change of the first force transmission element 3 detected by the sensor 7 into a measuring signal. Farther An electrical amplifier circuit (not shown) may be used for measuring signal conditioning. The measurement signal may then be processed in a processing unit (not shown) to produce an output representing the force of the web or strand of material. In a display unit (not shown), the user can then be displayed a value which corresponds to the output signal or measurement signal.

In der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Ausführungsform vorliegenden Erdfindung umfasst die Vorrichtung weiterhin mindestens ein zweites Kraftübertragungselement 4, das sich im Inneren des zugehörigen Walzenkörpers 1 erstreckt und das mit dem ersten Kraftübertragungselement 3 verbunden ist. Diese Verbindung kann, wie in Fig. 1 gezeigt, durch Ausbilden eines Anschlag- bzw. Positionierungsringes 17 in dem ersten Kraftübertragungselement 3 auf der einen Seite und einem Spannring 18 auf der anderen Seite, welcher in eine Nut des ersten Kraftübertragungselementes 3 passt, erreicht werden. Es kann aber auch eine andere konventionelle Verbindungstechnik eingesetzt werden. Alternativ kann diese Verbindung auch so verstanden werden, dass das zweite Kraftübertragungselement 4 integrierter Teil des ersten Übertragungselementes 3 ist.In the embodiment of the invention shown in FIGS . 1 and 2 , the device further comprises at least one second power transmission element 4 which extends inside the associated roller body 1 and which is connected to the first power transmission element 3 . This connection can be achieved, as shown in FIG. 1 , by forming a stopper ring 17 in the first power transmission element 3 on one side and a tension ring 18 on the other side which fits into a groove of the first force transmission element 3 , But it can also be used another conventional connection technology. Alternatively, this connection can also be understood so that the second power transmission element 4 is an integrated part of the first transmission element 3 .

Das zweite Kraftübertragungselement 4 kann derart ausgelegt sein, dass es ein Biegemoment M, das durch die Kräfte FM der Materialbahn oder des Materialstrangs erzeugt wird und das in einer Richtung senkrecht zur Drehachse A des Walzenkörpers 1 wirkt, auf das erste Kraftübertragungselement 3 überträgt. Dabei können der Sensor 7 und das erste Kraftübertragungselement 3 derart ausgelegt sein dass, sie das Biegemoment M messen können, welches an einem ersten Ende 11 des ersten Kraftübertragungselementes eingeleitet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das zweite Kraftübertragungselement 4 zum Übertragen des Biegemomentes M ein freitragendes Kraftübertragungselement 5, wie in Fig. 1 dargestellt. Dieses ist integrierter Teil des zweiten Kraftübertragungselementes 4. Es kann jedoch alternativ auch mit diesem verbunden sein. Das freitragende Kraftübertragungselement 5 erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Drehachse A des Walzenkörpers 1. Auf dem freitragenden Kraftübertragungselement 5 sind, in Bezug auf dessen axiale Längsausdehnung, zwei Lager 2 voneinander beabstandet angeordnet. Der Vorteil dieser Konstruktion liegt in einer verbesserten Kraftaufnahme im Gegensatz zum Stand der Technik.The second power transmission element 4 may be designed such that it transmits a bending moment M, which is generated by the forces F M of the material web or the material strand and which acts in a direction perpendicular to the axis of rotation A of the roller body 1 , to the first force transmission element 3 . In this case, the sensor 7 and the first power transmission element 3 may be designed such that they can measure the bending moment M , which is introduced at a first end 11 of the first power transmission element. In a preferred embodiment, the second power transmission element 4 for transmitting the bending moment M comprises a cantilevered power transmission element 5, as shown in Fig. 1 . This is an integrated part of the second power transmission element 4. However, it may alternatively be connected to this. The cantilevered power transmission element 5 extends in a direction parallel to Rotary axis A of the roller body 1. On the cantilevered power transmission element 5 , two bearings 2 are spaced from each other with respect to its axial longitudinal extent. The advantage of this design lies in an improved power consumption in contrast to the prior art.

Eine solche Konstruktion ermöglicht es zudem eine Kraftmessvorrichtung geringer Breite B bereitzustellen, welche nur einen einzigen Lagerbereich 12 bzw. nur ein einziges erstes 3 und/oder zweites 4 Kraftübertragungselement umfasst. Gleichzeitig ist ein Kippen des Walzenkörpers 1 dabei nicht möglich, da das Biegemoment M, das durch die Kräfte FM der Materialbahn oder des Materialstranges erzeugt wird, der Kippbewegung entgegenwirkt. Die Breite B des Walzenkörpers 1 in axialer Längsausdehnung kann bei einer derartigen Anordnung zwischen 70 mm und 200 mm liegen, insbesondere zwischen 90 mm und 150 mm.Such a construction also makes it possible to provide a force measuring device of small width B , which comprises only a single bearing area 12 or only a single first 3 and / or second 4 power transmission element. At the same time tilting of the roller body 1 is not possible because the bending moment M, which is generated by the forces F M of the material web or the material strand, counteracts the tilting movement. The width B of the roll body 1 in axial longitudinal extent can be between 70 mm and 200 mm in such an arrangement, in particular between 90 mm and 150 mm.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist es für eine bessere Kraftverteilung vorteilhaft die mindestens zwei Lager 2 auf dem freitragenden Kraftübertragungselement 5 in Bezug auf dessen axiale Längsausdehnung symmetrisch zueinander anzuordnen. Ein Lager 2 (in Fig. 1 rechtes Lager) ist in axialer Längsausdehnung des zugehörigen Walzenkörpers 1 im Wesentlichen an der gleichen Position angeordnet wie das zugehörige zweite Kraftübertragungselement 4, d.h. hier in dem Bereich, wo das zweite Kraftübertragungselement 4 mit dem ersten Ende 11 des ersten Kraftübertragungselementes 3 verbunden ist. Das andere Lager 2 (in Fig. 1 linkes Lager) ist entsprechend am freitragenden Ende 6 des zugehörigen freitragenden Kraftübertragungselementes 5 angeordnet. Das freitragende Kraftübertragungselement 5 ist hier eine Hülse, die koaxial im Inneren des Walzenkörpers 1 angeordnet ist.As shown in Fig. 1 , it is advantageous for a better distribution of force to arrange the at least two bearings 2 on the cantilevered power transmission element 5 with respect to its axial longitudinal extent symmetrical to each other. A bearing 2 (in Fig. 1 right bearing) is arranged in the axial longitudinal extent of the associated roller body 1 at substantially the same position as the associated second power transmission element 4, ie here in the area where the second power transmission element 4 with the first end 11 of first power transmission element 3 is connected. The other bearing 2 (in Fig. 1 left bearing) is correspondingly arranged on the cantilevered end 6 of the associated cantilevered power transmission element 5 . The self-supporting force transmission element 5 is here a sleeve which is arranged coaxially in the interior of the roller body 1.

Eine Ausführungsform des ersten Kraftübertragungselementes 3 wird nun mit Bezug auf Fig. 3a bis 3c, welche jeweils entsprechend einen Längsschnitt, einen Querschnitt und eine Draufsicht des ersten Kraftübertragungselementes 3 zeigen, erklärt werden. Das zweite Ende 12 des ersten Kraftübertragungselementes 3, welches fest auf der Welle 9 aufliegt, ist zweitteilig 12', 12" ausgebildet. Jede Innenseite der zwei Teile 12', 12" liegt jeweils mit zwei Auflageflächen 14 auf der Welle 9 auf, wobei im Bereich zwischen zwei Auflageflächen 14 ein Spiel 15 zwischen der Innenseite des Teils 12', 12" und der Welle 9 gebildet wird. Im Allgemeinen muss das zweite Ende 12 mit mindestens drei Auflageflächen 14 auf der Welle 9 aufliegen, damit das erste Kraftübertragungselement 3 dort fest auf der Welle 9 aufliegt. Wie in Fig. 3a und 3c dargestellt, weist das zweite Ende eine Durchgangsbohrung 16 auf, um das erste Kraftübertragungselement 3 durch eine Schraubverbindung fest mit der Welle 9 zu verbinden.An embodiment of the first power transmission element 3 will now be explained with reference to Figs. 3a to 3c , which respectively show a longitudinal section, a cross section and a plan view of the first power transmission element 3 . The second end 12 of the first power transmission element 3, which rests firmly on the shaft 9 , is formed in two parts 12 ', 12 " Inside the two parts 12 ', 12 " is in each case with two bearing surfaces 14 on the shaft 9 , wherein in the region between two bearing surfaces 14 a game 15 between the inside of the part 12', 12" and the shaft 9 is formed. In general, the second end 12 must rest with at least three bearing surfaces 14 on the shaft 9 , so that the first power transmission element 3 rests there firmly on the shaft 9 . As shown in Fig. 3a and 3c , the second end has a through hole 16 to connect the first power transmission element 3 by a screw fixed to the shaft 9 .

Durch diese Anordnung wird eine einfacherer Fertigung und Montage ermöglicht. Das erste Kraftübertragungselement 3 darf im Bereich seines zweiten Endes 12 größere Fertigungstoleranzen aufweisen und ist gleichzeitig einfacher montierbar, da es sich der Welle 9 in diesem Bereich flexibel anpasst. Gleichzeitig wird weiterhin eine präzise Messung gewährleistest, da eine Verdrehung des ersten Kraftübertragungselementes 3 auf Grund von Übertragungskräften FÜ wegen der Fixierung der Welle 9 an den Auflageflächen 14 nicht auftreten kann. Des Weiteren wird eine starrere Verbindung mit der Welle 9 und somit höhere Biegesteifigkeit im Bereich des zweiten Endes 12 des ersten Kraftübertragungselementes 3 erreicht, wodurch auch die Eigenfrequenz der Anordnung in diesem Bereich steigt. Eine Schwingungsanregung der Vorrichtung durch eine Drehung der Walze 1 führt also zu einer Frequenz, die erheblich unter der Eigenfrequenz der Anordnung liegt, so dass das Schwingungsverhalten im Bereich des zweiten Endes 12 des ersten Kraftübertragungselementes 3 verbessert ist.This arrangement allows a simpler manufacture and assembly. The first power transmission element 3 may have larger manufacturing tolerances in the region of its second end 12 and at the same time is easier to assemble, since it flexibly adapts to the shaft 9 in this area. At the same time a precise measurement is still guaranteed, since a rotation of the first force transmission element 3 due to transmission forces F Ü due to the fixation of the shaft 9 on the bearing surfaces 14 can not occur. Furthermore, a more rigid connection to the shaft 9 and thus higher bending stiffness in the region of the second end 12 of the first power transmission element 3 is achieved, whereby the natural frequency of the arrangement increases in this area. A vibration excitation of the device by a rotation of the roller 1 thus leads to a frequency which is considerably below the natural frequency of the arrangement, so that the vibration behavior in the region of the second end 12 of the first power transmission element 3 is improved.

Die Auflageflächen 14 sind dabei, wie in Fig. 3b zu erkennen, eben ausgebildet. Es sind jedoch auch andere Formen der Auflageflächen 14 denkbar, solange gewährleistet bleibt, dass das erste Kraftübertragungselement 3 an seinem zweiten Ende 12 fest auf der Welle 9 aufliegt. Es kann vorteilhaft sein, dass die Verlängerungen zweier Auflageflächen 14 eines Teils 12', 12" des zweiten Endes 12 des erstes Kraftübertragungselementes 3 einen Winkel im Bereich von 90° bis 140° bilden, insbesondere im Bereich von 105° bis 115°. In Fig. 3b ergibt sich ein entsprechender Winkel von ungefähr 110°. Dort gehen die beiden Auflageflächen 14 parabelförmig ineinander über und können so das Spiel 15 zwischen der Innenseite der Teile 12', 12" und der Welle 9 formen.The bearing surfaces 14 are, as can be seen in Fig. 3b , flat. However, other shapes of the bearing surfaces 14 are conceivable as long as it is ensured that the first power transmission element 3 rests firmly on the shaft 9 at its second end 12 . It may be advantageous that the extensions of two support surfaces 14 of a part 12 ', 12 "of the second end 12 of the first power transmission member 3 form an angle in the range of 90 ° to 140 °, in particular in the range of 105 ° to 115 °. In Figure 3b gives a corresponding Angle of about 110 °. There, the two bearing surfaces 14 go parabolic into one another and can thus form the play 15 between the inside of the parts 12 ', 12 " and the shaft 9 .

Es soll betont werden, dass, obwohl die Erfindung eine Kraftmessvorrichtung geringer Breite B bereitstellen kann, welche nur einen einzigen Lagerbereich 11 bzw. nur ein einziges erstes 3 und/oder zweites 4 Kraftübertragungselement umfasst, eine Vorrichtung mit mindestens zwei ersten 3 Kraftübertragungselementen und, wenn vorhanden, mindestens zwei zweiten 4 Kraftübertragungselementen, gleichermaßen im Schutzumfang der Erfindung liegt. Ein Längsschnitt einer solchen Vorrichtung mit zwei symmetrisch angeordneten ersten Kraftübertragungselementen 3 ist in Fig. 4 dargestellt.It should be emphasized that although the invention can provide a force measuring device a small width B which includes only a single storage area 11 or just a single first 3 and / or second 4 power transmission member, a device having at least two first 3 power transmission elements and, if present, at least two second 4 power transmission elements, is equally within the scope of the invention. A longitudinal section of such a device with two symmetrically arranged first force transmission elements 3 is shown in Fig. 4 .

Die zwei ersten Kraftübertragungselemente 3 sind in Richtung der axialen Längsausdehnung des Walzenkörpers 1 symmetrisch zueinander angeordnet. Die Breite B des Walzenkörpers 1 in axialer Längsausdehnung einer solchen Anordnung kann zwischen 120 mm und 800 mm liegen, insbesondere zwischen 150 mm und 600 mm.The two first force transmission elements 3 are arranged symmetrically to each other in the direction of the axial longitudinal extent of the roller body 1 . The width B of the roll body 1 in the axial longitudinal extent of such an arrangement can be between 120 mm and 800 mm, in particular between 150 mm and 600 mm.

Sowohl bei der Ausführungsform mit einem einzigen ersten 3 und/oder zweiten 4 Kraftübertragungselement (siehe hierzu Fig. 1) als auch bei der Ausführungsform mit zwei ersten 3 und/oder zweiten 4 Kraftübertragungselementen, wie soeben beschrieben (siehe hierzu Fig. 4), ist es vorteilhaft einen Überlastschutz vorzusehen. Dabei wird eine mögliche axiale Bewegung des ersten 3 und/oder zweiten 4 Kraftübertragungselementes bei der Dimensionierung der Vorrichtung berücksichtigt. Der Träger 10 und/oder ein entsprechendes anderes Begrenzungselement kann auf eine solche Weise mit der Welle 9 verbunden werden, dass die Anordnung für eine maximal mögliche bzw. erlaubte Überlast ausgelegt ist. Dazu kann ein entsprechendes Spiel zwischen dem ersten Ende 11 des ersten Kraftübertragungselementes 3 und dem Träger 10 und/oder einem entsprechenden anderen Begrenzungselement vorgesehen sein, wie in Fig. 1 und Fig. 4 gezeigt.Both in the embodiment with a single first 3 and / or second 4 power transmission element (see Fig. 1 ) and in the embodiment with two first 3 and / or second 4 power transmission elements, as just described (see Fig. 4 ), is it is advantageous to provide overload protection. In this case, a possible axial movement of the first 3 and / or second 4 power transmission element is taken into account in the dimensioning of the device. The carrier 10 and / or a corresponding other limiting element can be connected to the shaft 9 in such a way that the arrangement is designed for a maximum possible or permitted overload. For this purpose, a corresponding clearance between the first end 11 of the first power transmission element 3 and the carrier 10 and / or a corresponding other limiting element may be provided, as shown in FIGS. 1 and 4 .

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht einer Vorrichtung zum Messen von Zugkräften innerhalb mehrerer Materialbahnen mittels mehrerer Walzenkomponenten 8 nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese "segmentierte" Kraftmessvorrichtung umfasst in dieser Darstellung sechs derartige Walzenkomponenten 8. Eine Walzenkomponente 8 wird jeweils gebildet durch einen Walzenkörper 1, ein erstes Kraftübertragungselement 3 und, falls vorhanden, ein zweites Kraftübertragungselement 4. Die Walzenkörper 1 sind in Bezug auf ihre Drehachse A koaxial nebeneinander angeordnet. Die Walzenkomponenten 8 können nacheinander auf die Welle 9 aufgeschoben und mit dieser verbunden werden. Die Verbindung erfolgt hier mittels einer Schraubverbindung durch eine Durchgangsbohrung 16 im zweiten Ende 12 des ersten Kraftübertragungselementes 3. Es kann aber auch eine andere konventionelle Verbindungstechnik eingesetzt werden. 5 shows a plan view of a device for measuring tensile forces within a plurality of material webs by means of a plurality of roll components 8 according to a further embodiment of the present invention. In this illustration, this "segmented" force measuring device comprises six such roller components 8. A roller component 8 is respectively formed by a roller body 1, a first force transmission element 3 and, if present, a second force transmission element 4. The roller bodies 1 are coaxial with respect to their axis of rotation A. arranged side by side. The roller components 8 can be successively pushed onto the shaft 9 and connected thereto. The connection is made here by means of a screw through a through hole 16 in the second end 12 of the first power transmission element 3. However, it can also be used another conventional connection technology.

Claims (44)

Vorrichtung zum Messen einer Zugkraft innerhalb mindestens einer Materialbahn oder mindestens eines Materialstrangs, einer Kraft (FM), die von der mindestens einen Materialbahn oder dem mindestens einen Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübt wird, oder einer Übertragungskraft (FÜ), die aus der von der mindestens einen Materialbahn oder dem mindestens einen Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübten Kraft (FM) resultiert, welche folgendes umfasst: - mindestens einen Walzenkörper (1), - mindestens ein Lager (2), auf dem der mindestens eine Walzenkörper (1) drehbar gelagert ist, - mindestens ein erstes Kraftübertragungselement (3) zum Übertragen der Übertragungskraft (FÜ), welches dazu ausgelegt ist, auf die Übertragungskraft (FÜ) durch eine Dehnung, Stauchung oder sonstige Formveränderung in einer Richtung parallel zur Drehachse (A) des mindestens einen Walzenkörpers (1) zu reagieren, und - mindestens einen Sensor (7), der mit dem mindestens einen ersten Kraftübertragungselement (3) in Verbindung steht, gekennzeichnet durch
mindestens ein zweites Kraftübertragungselement (4), das sich in im Inneren des zugehörigen Walzenkörpers (1) erstreckt und das mit dem ersten Kraftübertragungselement (3) verbunden ist.Apparatus for measuring a tensile force within at least one material web or at least one strand of material, a force (F M ) exerted by the at least one material web or the at least one strand of material on the device, or a transfer force (F Ü ) consisting of the force results in the force (F M ) exerted on the device by at least one material web or the at least one strand of material, comprising: at least one roller body (1), - At least one bearing (2) on which the at least one roller body (1) is rotatably mounted, - At least a first force transmission element (3) for transmitting the transmission force (F Ü ), which is adapted to the transmission force (F Ü ) by an expansion, compression or other shape change in a direction parallel to the axis of rotation (A) of the at least one roller body (1) to respond, and at least one sensor (7) which is in communication with the at least one first force transmission element (3), marked by
at least one second power transmission element (4) extending in the interior of the associated roller body (1) and connected to the first power transmission element (3). Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kraftübertragungselement (4) ausgelegt ist ein Biegemoment (M), das durch die Kräfte (FM) der Materialbahn oder des Materialstrangs erzeugt wird und das in einer Richtung senkrecht zur Drehachse (A) des Walzenkörpers (1) wirkt, auf das erste Kraftübertragungselement (3) zu übertragen.Apparatus according to claim 1, characterized in that the second force transmission element (4) is designed a bending moment (M), which generates by the forces (F M ) of the material web or the material strand and which acts in a direction perpendicular to the rotational axis (A) of the roller body (1) to transmit to the first power transmission element (3). Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) und das erste Kraftübertragungselement (3) ausgelegt sind, ein Biegemoment (M) zu messen, das durch die Kräfte (FM) der Materialbahn oder des Materialstrangs erzeugt wird, das in eine Richtung senkrecht zur Drehachse (A) des Walzenkörpers (1) wirkt und das an einem ersten Ende (11) des ersten Kraftübertragungselementes (3) eingeleitet wird.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor (7) and the first power transmission element (3) are adapted to measure a bending moment (M), which is generated by the forces (F M ) of the material web or the material strand, which acts in a direction perpendicular to the axis of rotation (A) of the roller body (1) and which is introduced at a first end (11) of the first power transmission element (3). Vorrichtung insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mindestens ein freitragendes Kraftübertragungselement (5), das integrierter Teil des zweiten Kraftübertragungselementes (4) ist oder mit diesem verbunden ist, wobei sich das freitragende Kraftübertragungselement (5) in einer Richtung parallel zur Drehachse (A) des Walzenkörpers (1) erstreckt.Device in particular according to one of claims 1 to 3, characterized by at least one cantilevered power transmission element (5), which is integrated part of the second power transmission element (4) or is connected thereto, wherein the cantilevered power transmission element (5) in a direction parallel to the axis of rotation (A) of the roller body (1). Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Lager (2) auf dem freitragenden Kraftübertragungselement (5) in Bezug auf dessen axiale Längsausdehnung voneinander beabstandet angeordnet sind.Apparatus according to claim 4, characterized in that at least two bearings (2) on the cantilevered power transmission element (5) are arranged spaced from each other with respect to the axial longitudinal extent thereof. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Lager (2) auf dem freitragenden Kraftübertragungselement (5) in Bezug auf dessen axiale Längsausdehnung symmetrisch zueinander angeordnet sind.Apparatus according to claim 5, characterized in that the at least two bearings (2) on the cantilevered power transmission element (5) with respect to its axial longitudinal extent are arranged symmetrically to each other. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lager (2) in axialer Längsausdehnung des zugehörigen Walzenkörpers (1) im Wesentlichen an der gleichen Position angeordnet ist wie das zugehörige zweite Kraftübertragungselement (4) und mindestens ein Lager (2) am freitragenden Ende (6) des zugehörigen freitragenden Kraftübertragungselementes (5) angeordnet ist.Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that at least one bearing (2) arranged in the axial longitudinal extent of the associated roller body (1) substantially at the same position is like the associated second power transmission element (4) and at least one bearing (2) on the cantilevered end (6) of the associated cantilevered power transmission element (5) is arranged. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das freitragende Kraftübertragungselement (5) ein radial ausgedehntes Element, insbesondere ein ringförmiges Element, insbesondere eine Hülse ist, das koaxial im Inneren des Walzenkörpers (1) angeordnet ist.Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the cantilevered power transmission element (5) is a radially expanded element, in particular an annular element, in particular a sleeve which is arranged coaxially in the interior of the roller body (1). Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Welle (9) umfasst, welche im Inneren des zugehörigen Walzenkörpers (1) in Richtung dessen axialer Längsausdehnung angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device further comprises a shaft (9) which is arranged in the interior of the associated roller body (1) in the direction of its axial longitudinal extent. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kraftübertragungselement (3) an einem ersten Ende (11) durch ein ausreichendes radiales Spiel beweglich auf der Welle (9) angeordnet ist, so dass es sich in eine Richtung senkrecht zur Drehachse (A) des Walzenkörpers (1) zur Welle (9) hin absenken kann, und an einem zweiten Ende (12) fest auf der Welle (9) aufliegt.Device according to claim 9, characterized in that the first power transmission element (3) is movably mounted on the shaft (9) at a first end (11) by sufficient radial play so as to be in a direction perpendicular to the axis of rotation (A). of the roller body (1) to the shaft (9) can lower, and at a second end (12) rests firmly on the shaft (9). Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (12) des ersten Kraftübertragungselement (3) mindestens zweiteilig ausgebildet ist.Apparatus according to claim 10, characterized in that the second end (12) of the first power transmission element (3) is formed at least in two parts. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des zweiten Endes (12) des ersten Kraftübertragungselement (3) mit mindestens drei Auflageflächen (14) auf der Welle (9) aufliegt.Apparatus according to claim 11, characterized in that the inside of the second end (12) of the first power transmission element (3) rests with at least three bearing surfaces (14) on the shaft (9). Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite eines Teils (12', 12") des zweiten Endes (12) des ersten Kraftübertragungselement (3) jeweils mit mindestens zwei Auflageflächen (14) auf der Welle (9) aufliegt, wobei im Bereich zwischen zwei Auflageflächen (14) ein Spiel (15) zwischen der Innenseite des Teils (12', 12") und der Welle (9) gebildet wird.Device according to claim 11 or 12, characterized in that the inside of a part (12 ', 12 ") of the second end (12) of the first Power transmission element (3) in each case with at least two bearing surfaces (14) rests on the shaft (9), wherein in the region between two bearing surfaces (14) a game (15) between the inside of the part (12 ', 12 ") and the shaft ( 9) is formed. Vorrichtung gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageflächen eben sind.Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the bearing surfaces are flat. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungen zweier Auflageflächen eines Teils des zweiten Endes (121) des erstes Kraftübertragungselement (3) einen Winkel im Bereich von 90° bis 140° bilden, insbesondere im Bereich von 105° bis 115°.Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the extensions of two bearing surfaces of a part of the second end (121) of the first force transmission element (3) form an angle in the range of 90 ° to 140 °, in particular in the range of 105 ° to 115 °. Vorrichtung zum Messen einer Zugkraft innerhalb mindestens einer Materialbahn oder mindestens eines Materialstrangs, einer Kraft (FM), die von der mindestens einen Materialbahn oder dem mindestens einen Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübt wird, oder einer Übertragungskraft (FÜ), die aus der von der mindestens einen Materialbahn oder dem mindestens einen Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübten Kraft (FM) resultiert, welche folgendes umfasst: - mindestens einen Walzenkörper (1), - mindestens ein Lager (2), auf dem der mindestens eine Walzenkörper (1) drehbar gelagert ist, - eine Welle (9), welche im Inneren des zugehörigen Walzenkörpers (1) in Richtung dessen axialer Längsausdehnung angeordnet ist, - mindestens ein erstes Kraftübertragungselement (3) zum Übertragen der Übertragungskraft (FÜ), welches dazu ausgelegt ist, auf die Übertragungskraft (FÜ) durch eine Dehnung, Stauchung oder sonstige Formveränderung in einer Richtung parallel zur Drehachse (A) des mindestens einen Walzenkörpers (1) zu reagieren, mit einem ersten Ende (11), welches beweglich auf der Welle (9) angeordnet ist, und einem zweiten Ende (12), welches fest auf der Welle aufliegt, und - mindestens einen Sensor (7), der mit dem mindestens einen ersten Kraftübertragungselement (3) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, das
das das zweite Ende (12) des ersten Kraftübertragungselement (3) mindestens zweiteilig ausgebildet ist.Apparatus for measuring a tensile force within at least one material web or at least one strand of material, a force (F M ) exerted by the at least one material web or the at least one strand of material on the device, or a transfer force (F Ü ) consisting of the force results in the force (F M ) exerted on the device by at least one material web or the at least one strand of material, comprising: at least one roller body (1), - At least one bearing (2) on which the at least one roller body (1) is rotatably mounted, a shaft (9) which is arranged in the interior of the associated roller body (1) in the direction of its axial longitudinal extent, - At least a first force transmission element (3) for transmitting the transmission force (F Ü ), which is adapted to the transmission force (F Ü ) by an expansion, compression or other shape change in a direction parallel to the axis of rotation (A) of the at least one roller body (1) to respond with a first end (11) movably mounted on the shaft (9) and a second end (12) fixedly resting on the shaft, and at least one sensor (7) which is in communication with the at least one first force transmission element (3), characterized , that
the second end (12) of the first force transmission element (3) is formed at least in two parts. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des zweiten Endes (12) des ersten Kraftübertragungselement (3) mit mindestens drei Auflageflächen (14) auf der Welle (9) aufliegt.Apparatus according to claim 16, characterized in that the inside of the second end (12) of the first power transmission element (3) rests with at least three bearing surfaces (14) on the shaft (9). Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite eines Teils (12', 12") des zweiten Endes (12) des ersten Kraftübertragungselement (3) jeweils mit mindestens zwei Auflageflächen (14) auf der Welle (9) aufliegt, wobei im Bereich zwischen zwei Auflageflächen (14) ein Spiel (15) zwischen der Innenseite des Teils (12', 12") und der Welle (9) gebildet wird.Device according to claim 16 or 17, characterized in that the inside of a part (12 ', 12 ") of the second end (12) of the first force transmission element (3) rests on the shaft (9) with at least two bearing surfaces (14) each, wherein in the region between two bearing surfaces (14) a play (15) between the inside of the part (12 ', 12 ") and the shaft (9) is formed. Vorrichtung gemäß Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageflächen eben sind.Apparatus according to claim 17 or 18, characterized in that the bearing surfaces are flat. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungen zweier Auflageflächen eines Teils des zweiten Endes (121) des erstes Kraftübertragungselement (3) einen Winkel im Bereich von 90° bis 140° bilden, insbesondere im Bereich von 105° bis 115°.Device according to one of claims 17 to 19, characterized in that the extensions of two bearing surfaces of a part of the second end (121) of the first force transmission element (3) form an angle in the range of 90 ° to 140 °, in particular in the range of 105 ° to 115 °. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens zwei erste Kraftübertragungselemente (3) umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises at least two first power transmission elements (3). Vorrichtung gemäß einem Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin mindestens zwei zweite Kraftübertragungselemente (4) umfasst.Device according to claim 21, characterized in that the device further comprises at least two second power transmission elements (4). Vorrichtung gemäß Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei ersten Kraftübertragungselemente (3) in Richtung der axialen Längsausdehnung des Walzenkörpers (1) symmetrisch zueinander angeordnet sind.Apparatus according to claim 21 or 22, characterized in that the at least two first force transmission elements (3) in the direction of the axial longitudinal extent of the roller body (1) are arranged symmetrically to each other. Vorrichtung gemäß Anspruch 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei zweiten Kraftübertragungselemente (4) ebenfalls in Richtung der axialen Längsausdehnung des Walzenkörpers (1) symmetrisch zueinander angeordnet sind.Apparatus according to claim 22 and 23, characterized in that the at least two second force transmission elements (4) are also arranged symmetrically to each other in the direction of the axial longitudinal extent of the roller body (1). Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) des Walzenkörpers (1) in axialer Längsausdehnung zwischen 120 mm und 800 mm liegt, insbesondere zwischen 150 mm und 600 mm.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the width (B) of the roller body (1) in the axial longitudinal extent is between 120 mm and 800 mm, in particular between 150 mm and 600 mm. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens zwei Walzenkörper (1) und mindestens zwei erste Kraftübertragungselemente (3) umfasst, welche zusammen jeweils paarweise eine Walzenkomponente (8) bilden, wobei die Walzenkörper (1) in Bezug auf ihre Drehachsen (A) koaxial nebeneinander angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises at least two roller bodies (1) and at least two first force transmission elements (3), which together in pairs form a roller component (8), wherein the roller bodies (1) with respect to their Rotary axes (A) are arranged coaxially side by side. Vorrichtung gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass jede Walzenkomponente (8) weiterhin jeweils ein zweites Kraftübertragungselemente (4) umfasst.Apparatus according to claim 26, characterized in that each roller component (8) further comprises a second power transmission elements (4). Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) des Walzenkörpers (1) in axialer Längsausdehnung zwischen 70 mm und 200 mm liegt, insbesondere zwischen 90 mm und 150 mm.Device according to one of claims 26 or 27, characterized in that the width (B) of the roller body (1) in axial longitudinal extent is between 70 mm and 200 mm, in particular between 90 mm and 150 mm. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Walzenkomponenten (8) nacheinander auf die Welle (9) aufgeschoben und mit dieser verbunden werden.Device according to one of claims 26 to 28, characterized in that the at least two roller components (8) successively pushed onto the shaft (9) and connected thereto. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (9) einseitig mit einem Träger (10) verbunden ist.Device according to one of claims 9 to 29, characterized in that the shaft (9) is connected on one side with a carrier (10). Vorrichtung gemäß einem der der Ansprüche 9 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (9) beidseitig mit einem Träger (10) verbunden ist.Device according to one of the claims 9 to 29, characterized in that the shaft (9) is connected on both sides with a carrier (10). Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende des ersten Kraftübertragungselementes (3) ein radial ausgedehntes Element ist, insbesondere ein ringförmiges Element.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first end of the first force transmission element (3) is a radially expanded element, in particular an annular element. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kraftübertragungselement (3) mindestens ein elastisches Element umfasst, insbesondere einen Steg (13), auf dem mindestens einer der Sensoren (7) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first force transmission element (3) comprises at least one elastic element, in particular a web (13) on which at least one of the sensors (7) is arranged. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (7) ein Dehnmessstreifen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one sensor (7) is a strain gauge. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) des Walzenkörpers (1) zwischen 40 mm und 200 mm liegt, insbesondere zwischen 60 mm und 120mm.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter (D) of the roller body (1) is between 40 mm and 200 mm, in particular between 60 mm and 120 mm. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Lager (2) ein Wälzlager, insbesondere ein Kugellager, insbesondere ein Pendelkugellager ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one bearing (2) is a rolling bearing, in particular a ball bearing, in particular a self-aligning ball bearing. Verfahren zum Messen einer Zugkraft innerhalb mindestens einer Materialbahn oder mindestens eines Materialstrangs, einer Kraft (FM), die von der mindestens einen Materialbahn oder dem mindestens einen Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübt wird oder einer Übertragungskraft (FÜ), die aus der von der mindestens einen Materialbahn oder dem mindestens einen Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübten Kraft (FM) resultiert,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird.Method for measuring a tensile force within at least one material web or at least one strand of material, a force (F M ) exerted by the at least one material web or the at least one strand of material on the device, or a transfer force (F Ü ) resulting from that of the results in at least one material web or the force (F M ) exerted on the device by the at least one strand of material,
characterized in that a device according to one of the preceding claims is used. Verfahren gemäß Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) die Reaktion des mindestens einen ersten Kraftübertragungselements (3) durch Dehnung, Stauchung oder Formveränderung in einer Richtung parallel zur Drehachse (A) des mindestens einen Walzenkörpers (1) detektiert.A method according to claim 37, characterized in that the sensor (7) detects the reaction of the at least one first force transmission element (3) by stretching, compression or shape change in a direction parallel to the axis of rotation (A) of the at least one roller body (1). Verfahren gemäß Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (7) ein Dehnmessstreifen ist, dessen Widerstand durch die Dehnung, Stauchung oder Formveränderung des mindestens einen ersten Kraftübertragungselements (3) verändert wird.A method according to claim 38, characterized in that at least one sensor (7) is a strain gauge whose resistance is changed by the strain, compression or change in shape of the at least one first force transmission element (3). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Sensor (7) detektierte Dehnung, Stauchung oder Formveränderung des mindestens einen ersten Kraftübertragungselements (3) durch eine Messschaltung in ein Messsignal umgewandelt wird.Method according to one of claims 37 to 39, characterized in that the sensor (7) detected strain, compression or change in shape of the at least one first force transmission element (3) is converted by a measuring circuit into a measurement signal. Verfahren gemäß Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsänderung des Dehnmessstreifens durch eine Brückenschaltung in ein Ausgangssignal umgewandelt wird.A method according to claim 39, characterized in that the resistance change of the strain gauge is converted by a bridge circuit into an output signal. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal in einer Verarbeitungseinheit verarbeitet wird und ein die Zugkraft innerhalb der mindestens einen Materialbahn oder des mindestens einen Materialstrangs, die Kraft (FM), die von der mindestens einen Materialbahn oder dem mindestens einen Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübt wird oder die Übertragungskraft (FÜ), die aus der von der mindestens einen Materialbahn oder dem mindestens einen Materialstrang auf die Vorrichtung ausgeübten Kraft (FM) resultiert, repräsentierendes Ausgangssignal erzeugt wird.Method according to one of claims 40 or 41, characterized in that the measuring signal is processed in a processing unit and the tensile force within the at least one material web or the at least one strand of material, the force (F M ), of the at least one material web or the at least one strand of material is exerted on the device or the transmission force (F Ü ), which results from the at least one material web or the at least one strand of material applied to the device force (F M ), resulting output signal is generated. Verfahren gemäß Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Anzeigeeinheit ein Wert angezeigt wird, welcher dem Ausgangssignal oder Messsignal entspricht.A method according to claim 42, characterized in that in a display unit, a value is displayed, which corresponds to the output signal or measurement signal. Anlage zum Befördern und/oder Verarbeiten von mindestens einer Materialbahn oder von mindestens einem Materialstrang,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage mindestens eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 31 umfasst.Installation for conveying and / or processing at least one material web or at least one material strand,
characterized in that the system comprises at least one device according to one of claims 1 to 31.
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